泵控差动缸系统带负载力补偿量速度/位置复合控制方法

为提高泵控差动液压缸系统运动过程的平稳性及控制精度,提出了带有负载力补偿量的速度/位置复合伺服控制策略,确定了速度前馈控制量计算模型和负载力补偿量计算模型。为实现速度控制和位置控制的平稳切换,对切换参数及切换时机进行了研究,以实际位置相对目标位置的差值作为切换参数。建立系统的仿真模型和物理试验模型,对系统进行仿真和试验研究,仿真结果和试验结果都表明,采用速度/位置复合控制策略可以实现对泵控差动缸系统的速度和位置的同时控制,在保证控制精度的前提下有效提高了差动缸的运动平稳性。为便于比较,还对泵控差动缸系统单独的位置伺服控制进行了仿真和试验研究,对比结果表明,所提出的复合控制策略具有明显的优越性。     

电液比例负载口独立控制系统压力流量控制策略

介绍了电液比例负载敏感负载口独立控制系统组成结构和工作原理,建立了该系统的数学仿真模型;针对执行元件的不同工况,分别设计了基于计算流量反馈的速度控制器和基于压力闭环控制的压力控制器,实现了系统的压力流量复合控制;仿真和实验结果表明,该控制系统有较高的速度控制精度和良好的节能效果.通过变参分析,研究负载口独立阀单元频响和阻尼及死区对系统控制性能的影响,为负载口独立阀单元的开发和应用提供理论指导.     

电液比例负载口独立控制系统压力流量控制策略

介绍了电液比例负载敏感负载口独立控制系统组成结构和工作原理,建立了该系统的数学仿真模型;针对执行元件的不同工况,分别设计了基于计算流量反馈的速度控制器和基于压力闭环控制的压力控制器,实现了系统的压力流量复合控制;仿真和实验结果表明,该控制系统有较高的速度控制精度和良好的节能效果。通过变参分析,研究负载口独立阀单元频响和阻尼及死区对系统控制性能的影响,为负载口独立阀单元的开发和应用提供理论指导。     

变尺高精度全自动矽钢片剪切机控制系统设计

为满足矽钢片剪切机工艺精度要求，用三菱FX2系列PLC作为主控单元，与定位模块、伺服放大器及MR—J2系列伺服电动机组成控制系统。利用伺服电动机所具有的位置控制和多段速度控制的特点，通过表定位方法对定位模块进行操作从而实现对电动机的精确定位，并推导出位置、速度双重控制的最优方案，既提高了剪切精度又使该系统达到理想的剪切速度。系统实现了变尺剪切，达到了特种变压器的装配要求。     

2D电液伺服流量阀特性研究

提出了2D电液伺服流量阀设计方案,应用磁栅霍尔传感器检测比例旋转电磁铁的角位移,并与输入控制信号对比,形成角位移信号闭环反馈;采用变传动比拨杆拨叉驱动机构,结合2D控制技术将旋转电磁铁角位移比例转换为阀芯轴向位移,斜槽敏感通道形成位置闭环反馈,提高了其控制精度和抗污染能力。建立了该阀的数学模型,对整个系统进行了仿真分析,并设计样机,进行了实验研究,实验结果表明:当工作压力为35 MPa、阀芯行程为0.8 mm时,其频宽约为120 Hz,阶跃响应5 ms,6 mm通径阀流量达60 L/min,且其质量仅为同级别阀的1/3左右,适用于机载液压系统。     

静液压驱动系统性能仿真与分析

根据拖拉机静液压驱动系统泵控马达闭式回路的结构特点,提出了静液压驱动系统速度控制方案,完成了变量泵的电液比例排量调节机构的设计和选型,并运用AMESim软件仿真验证了阀-变量泵联合伺服速度控制系统方案的可行性和控制效果。     

主/从机器人系统设计与双向伺服控制

建立了主／从异构式机器人力反馈遥操作控制系统。主操作系统采用2个2-DOF操作手,分别采用伺服阀控制液压马达获得2个解耦的旋转自由度。用力信息对伺服阀进行控制以驱动主操作手运动,解决主手操纵力不能直接驱动主操作手液压马达的问题。从机器人为4-DOF串联关节型四自由度机器人,采用比例方向阀控制。分别采用力反射伺服型和力对称型双向伺服控制策略,对主／从机器人系统进行遥操作力反馈双向伺服控制实验研究。验证了本设计的主操作手结构的合理性,力对称型双向伺服控制策略具有较好的控制性能。     

四象限工况单双泵控差动缸控制性与效率对比

针对单泵控差动缸闭式系统需要补油单元及在负载方向频繁变化下运行速度波动的问题,提出了一种以液压蓄能器为低压油箱、单伺服电机驱动双定量泵的变转速双泵控差动缸闭式系统及其控制方法。分析了变转速单泵和双泵控差动缸闭式系统在四象限工况下的运行原理。在Matlab/Simulink中建立了液压挖掘机工作装置机构模型、单泵和双泵控差动缸闭式系统模型、速度开环和速度前馈加闭环的控制系统,并对所构建的双泵控差动缸模型进行了局部试验验证。以斗杆速度和铲斗空载为输入,通过仿真对单泵和双泵控缸闭式系统在挖掘机斗杆液压缸四象限工况下的控制性和效率进行了对比分析。结果表明,所提出的采用速度前馈加闭环控制的双泵控差动缸闭式系统,虽然总效率较单泵控差动缸闭式系统降低了4个百分点,但实现了差动缸流量的平衡,解决了由四象限工况造成的速度波动问题,且最大位移误差仅为4mm,系统及其控制方法对于差动缸的四象限工况运行是切实可行的。     

水田激光平地机非线性水平控制系统

为使水田激光平地机的平地铲在受到干扰偏离水平位置时能够迅速回复水平,设计了基于角速度-偏差角度的非线性PID控制器的平地铲调平控制系统,使平地铲零角速度渐近回到水平位置,实现零超调,提高了平地机水平控制精度和稳定性。根据平地机的机械液压系统结构搭建了平地铲调平系统动力学模型,推导了传递函数,基于剩余路径确定允许最小角度的非线性控制,设计了水平调平闭环控制系统方案。采用标准姿态航向参考系统AHRS检测平地铲实时倾角与角速度,TMS320F28035芯片作为控制器,设计制作了水平控制系统电路,依据传感器数据通过非线性PID位置控制算法计算出控制量,并通过PWM驱动电路实现平地铲水平控制。在华南农业大学研制的水田激光平地机上,进行了实验室测试与田间试验验证。测试结果表明,水平控制系统响应迅速,实现了平地铲渐进逼近水平位置的控制效果,超调小,稳态误差趋于零,平地铲基本控制在水平位置±1°以内,平地铲工作稳定。     

电液伺服PID位置控制系统的仿真研究

为提高电液伺服泵控系统位置控制精度和响应速度,将液压缸位移行程分为快速、中速和慢速三段分别实施分段PID控制,在AMESim中建立位置控制系统仿真模型。通过正交试验方法选取相应仿真参数,液压缸位移目标值160mm的仿真结果为159.99mm,位置精度最高。并通过实验验证分段PID位置控制系统仿真模型的可行性。通过仿真分析发现,液压缸第一段分段PID参数对响应速度影响较大,但系数过大会引起超调;第三段参数对控制精度的影响较大,且该段PID参数不宜过大。     

无速度传感器音圈式快速刀具的阻尼闭环控制

针对音圈式快速刀具阻尼较小、超调较大的开环特性,经典控制采用速度环和位置环双闭环反馈控制,但速度传感器增加了系统的复杂度,且易带来附加噪声.基于二阶积分器串联系统的最速控制方法,提出了采用最速过渡环节调节输入或控制信号阻尼,进而改善无速度传感器的输出阻尼前馈控制方法,设计了相应闭环控制方案,在DSP控制平台上进行刀具动态性能测试,并进行了球形透镜阵列的加工实验.实验结果表明:所提出的控制方法能有效改善快速刀具的阻尼特性,刀具方波响应超调约4％,上升时间仅为3 ms,所加工球透镜阵列具有良好的面形精度及表面粗糙度,PV值约为0.228λ,表面粗糙度Ra小于15 nm.     

插秧机升降液压缸位置控制系统设计与仿真

根据插秧机升降液压缸设计的总体要求和液压传动的特点,设计了插秧机升降液压缸位置控制系统,选取了相关工作参数。该系统使用位置传感器和伺服换向阀完成闭环反馈,从而实现升降系统自动化控制。在AMESim软件中进行液压系统建模仿真,得到了对液压缸上升下降时间、工作压力及速度等参数。该设计和仿真结果为样机制造奠定了基础。     

遥操作机器人存在时延的位置控制研究

以电液伺服遥操作主从机器人为控制对象 ,在系统存在时延的条件下 ,实现机器人从动机械手位置和姿态行程跟随主手操纵柄位置的控制。通过建立电液比例阀控制不对称液压缸的数学模型 ,分析了 Smith数字控制器的原理和实现方法 ,并与传统的控制方法进行了对比研究。针对不同时延进行了仿真试验 ,仿真结果表明 ,该方法对电液伺服遥操作机器人的位置控制具有良好的效果和较强的鲁棒性 ,证明了方法的有效性     

闭式泵控三腔液压缸驱动装载机举升装置特性研究

装载机是一种频繁装卸货物的工程机械,在工作过程中其举升装置及其负载存在大量的重力势能,为回收利用这部分能量,提出闭式泵控三腔液压缸的装载机举升装置。将原有动臂非对称两腔液压缸改为对称液压缸,增加一个势能回收腔,并与蓄能器相连,直接回收与利用重力势能。闭式泵控液压系统通过伺服电机-定量泵驱动三腔液压缸,消除液压系统的节流和溢流损失,并通过采用速度-位置复合闭环控制策略提高举升装置的响应特性。首先对闭式泵控三腔液压缸举升装置工作原理进行分析,搭建其数学模型,并设计相应控制策略;然后构建该装置的多学科机电液联合仿真模型,并验证其可行性;最后构建该装置的试验测试平台,进一步分析其工作与能耗特性。试验结果表明,与无蓄能器参与工作的闭式泵控系统相比,采用该系统,液压缸的平均工作压力由10 MPa降为6 MPa,一个工作周期内系统能耗降低21. 2%;较原有阀控非对称液压缸系统,空载、半载和满载工况下能耗分别降低22. 7%、20. 9%和21. 5%。     

六自由度虚轴机床神经网络位置伺服控制

针对永磁直线伺服电机（PMLSM）驱动的六自由度虚轴机床，提出利用基于神经网络的位置伺服控制器对电机动子加速度进行控制的方案。为抑制对电机动子加速度影响较大的杆问耦合扰动的影响，将负载扰动和杆间耦合扰动整合为一个对象，并等效为电机动力学参数的变化，利用观测器进行在线观测，结合神经网络位置伺服控制器进行调整，从而较好地提前抑制了速度与位置误差。所设计的神经网络位置伺服控制器结构简单，权值调整方便，计算量小、响应速度快。仿真实验表明该方法对虚轴机床各杆的位置、速度、加速度实现了精确的跟随控制，系统具有很强的鲁棒性。     

液压力觉双向伺服系统的策略切换控制

在主手为液压力反馈手柄而从手采用液压缸位置伺服装置驱动的力觉双向伺服系统中,为解决从手与刚性物体接触时产生的震荡问题,提出策略切换控制算法。针对柔性负载,采用包含主从手力及位移的四通道式从端驱动型策略,使用主从手力之差驱动从手,再以主手跟随从手位移;在刚性负载下,为避免从手力突变影响位置环而产生震荡,采用不包含从手力的三通道策略;根据从手负载力和速度设计判断指标,控制两种策略的切换。通过刚柔性两种物体的抓取实验证明该策略对刚柔性物体均有良好的力反馈控制效果,并避免了原有的从端力驱动型策略在抓取刚性物体时产生的震荡问题。     

力觉反馈的电液位置伺服控制系统研究

通过对力觉临场感主从机械手分析，借鉴电随动主从随动控制系统的研究方法，结合液压主从操纵机器人的特殊性，综合考虑了对称型和力直接反馈型双向伺服控制系统的特点，提出了力-位置综合型双向伺服控制算法，以位置误差和位置误差的变化率形成力反馈控制量，以从端受力反馈控制量的增益，实验结果验证了新方法的有效性。     

电液伺服系统的模糊控制研究

研究了电液位置控制伺服系统的动态特性，在分析传统模糊控制器优缺点的基础上，提出应用PI＋模糊规则自校正的控制策略可改善其系统性能。仿真结果表明，PI＋模糊规则自校正控制的电液位置控制伺服系统控制效果较好。